新しいイッテルビウム化合物における重い電子状態のフェルミ面研究

• Project Area: Emergence of Heavy Electrons and Their Ordering
• Project/Area Number: 23102712
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 大原 繁男 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60262953)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000); Fiscal Year 2012: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2011: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
• Keywords: イッテルビウム化合物 / ド・ハースーファン・アルフェン効果 / 光電子分光 / 強相関電子系 / 価数揺動 / 近藤効果 / カイラル磁性 / Yb化合物 / フェルミオロジー / サイクロトロン有効質量 / 重い電子系超伝導

Outline of Annual Research Achievements

Yb化合物研究では、純良単結晶を得にくい問題がある。我々は新物質YbNi_3Al_9及びYbNi_3Ga_9の純良単結晶育成に成功し、強相関Yb化合物の研究において極めて有用であることを明らかとした。X線回折、比熱、抵抗率、帯磁率、de Haas-van Alphen（dHvA）効果、光電子分光、X線吸収、圧力効果の測定から以下のことがわかった。①三方晶ErNi_3Al_9型構造（空間群R32）を持ち、カイラル体である。②YbNi_3Al_9はYb価数がほぼ+3価の重い電子系ヘリカル磁性体（T_N=3.4K）であり、YbNi_3Ga_9はYb価数が+2.5価の価数揺動体である。③YbNi_3Ga_9は低温で近藤ピークを示し、伝導電子(c)とf電子が強く混成している。④YbNi_3Al_9、LuNi_3Al_9、LuNi_3Ga_9は類似したフェルミ面を持つが、YbNi_3Ga_9はcf混成のためフェルミ面が異なる。YbNi_3Al_9及びYbNi_3Ga_9ではサイクロトロン有効質量が増大している。反転対称を持たないため、いずれもフェルミ面が分裂している。⑥YbNi_3Ga_9では価数揺動から磁気秩序状態まで圧力により連続的に電子状態を調節でき、磁気臨界圧力で超伝導を示すかどうか興味がもたれる。YbNi_3Al_9は4GPa、YbNi_3Ga_9は9GPaで強磁性に転じる。⑦Yb(Ni_1-xCu_x)_3Al_9及びYb(Ni_1-xCo_x)_3Ga_9（x0.33）が合成でき、置換により基底状態が調節できる。
発展として、R(希土類)Ni_3Al_9の合成を行い、4f電子系カイラル磁性の研究を進めている。そのほか、Gaを組成比に多く含むCe_2TGa_12（T=Ni, Pd, Pt）及びCe_2Pt_6Ga_15についても単結晶を育成し、電子物性測定を行った。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Pressure Effects on Electrical Resistivity of Heavy-Fermion Antiferromagnet Ce_2PdGa_12 (2012)
  • Author(s): S. Ohara, T. Yamashita, T. Shiraish, K. Matsubayashi, Y. Uwatoko
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 400 Issue: 4 Pages: 042048-042048
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/4/042048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Non-Fermi liquid behavior on heavy-fermion system Ce_2Pt_6Ga_15 (2012)
  • Author(s): T. Yamashita, S. Ohara
  • Journal Title: Journal of Physics: Conference Series Volume: 400 Issue: 4 Pages: 042074-042074
  • DOI: 10.1088/1742-6596/400/4/042074
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Pressure-induced suppression of the antiferromagnetic transition in YbNi3Al9 single crystal (2012)
  • Author(s): T. Hirayama
  • Journal Title: Journal of Physics Volume: 391 Pages: 12020-12020
  • DOI: 10.1088/1742-6596/391/1/012020
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Heavy quasiparticles formed in the ferromagnetic Yb layers in the Kondo helical magnet YbNi_3Al_9 as revealed by specific-heat measurements (2012)
  • Author(s): R. Miyazaki, Y. Aoki, R. Higashinaka, H. Sato, T. Yamashita and S. Ohara
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 86 Issue: 15 Pages: 155106-155106
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.155106
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Electronic structure of Kondo lattice compounds: YbNi3X9 (X = Al, Ga) studied by hard x-ray spectroscopy (2012)
  • Author(s): Y. Utsumi
  • Journal Title: Phys. Rev. B Volume: 86 Issue: 11 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1103/physrevb.86.115114
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transport, Thermal, and Magnetic Properties of YbNi_3X_9 (X = Al, Ga): A Newly Synthesized Yb-Based Kondo Lattice System (2012)
  • Author(s): T. Yamashita, R. Miyazaki, Y. Aoki, and S. Ohara
  • Journal Title: J. Phys. Soc. Jpn Volume: 81(3) Issue: 3 Pages: 0347051-8
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.034705
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic properties of two-dimensional honeycomb lattice magnet RNi_3Al_9 (R=Gd to Lu) (2011)
  • Author(s): T.Yamashita, S.Ohara, I.Sakamoto
  • Journal Title: Journal of the Physical Society of Japan Volume: 80 Issue: Suppl.A Pages: SA080-SA080
  • DOI: 10.1143/jpsjs.80sa.sa080
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 重い電子系反強磁性体Ce_2MGa_12(M=Ni,Pd,Pt)における磁気秩序相の圧力効果 (2013)
  • Author(s): 佐々木龍，松林和幸，白石卓也，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 中間価数物質YbNi_3Ga_9における圧力誘起強磁性秩序と価数クロスオーバー (2013)
  • Author(s): 松林和幸，平山貴士，山下哲朗，大原繁男，河村直己，水牧仁一朗，石松直樹，北川健太郎，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] YbNi_3X_9(X=Al, Ga)のフェルミ面構造 (2013)
  • Author(s): 大原繁男，太田和希，山浦淳一，三浦泰直，摂待力生，大貫惇睦，播磨尚朝
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] YbNi_3Ga_9の高圧における赤外分光研究 (2013)
  • Author(s): 山崎大輝，尾田武尊，竹内和也，大原繁男，森脇太郎，池本夕佳，岡村英一
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] X線吸収・発光分光法による YbNi_3Ga_9のYb価数の温度-圧力相図の作成 II (2013)
  • Author(s): 河村直己，松林和幸，金井典子，林久史，石松直樹，水牧仁一朗，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] YbNi_3X_9(X=Al, Ga)の角度分解光電子分光 (2013)
  • Author(s): 内海有希，児玉純一，佐藤仁，大原繋男，永田平祐，太田紘司，有田将司，安斎太陽，島田賢也，生天目博文，谷口雅樹
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] YbNi_3X_9(X=Al,Ga)におけるNiサイトへの置換効果 (2013)
  • Author(s): 福田智寿，河野浩，山下哲朗，大原繁男，山浦淳一
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 広島大学
  • Year and Date: 2013-03-26
• [Presentation] 重い電子系ヘリカル磁性体YbNi_3Al_9と価数揺動体YbNi3Ga9のフェルミ面の相違 (2013)
  • Author(s): 大原繁男，太田和希，山浦淳一，三浦泰直，摂待力生，大貫惇睦，播磨尚朝
  • Organizer: 新学術領域第4回研究会
  • Place of Presentation: 東京工業大学
  • Year and Date: 2013-01-12
• [Presentation] 完全カイラル無機化合物YbNi_3X_9 (X=Al, Ga)の磁性と伝導 (2012)
  • Author(s): 大原 繁男, 福田 智寿, 山下哲朗, 平山貴士, 宗像孝司, 松林和幸, 上床美也, 山浦淳一, 田中斗志貴, 久保康則, 宮崎亮一, 青木勇二
  • Organizer: 第6回 物性科学領域横断研究会 (領域合同研究会)
  • Place of Presentation: 東京大学
  • Year and Date: 2012-11-27
• [Presentation] Fermi Surface Property of YbNi_3X_9 (X=Al, Ga) without Inversion Symmetry in the trigonal Crystal Structure: ARPES and dHvA Study (2012)
  • Author(s): S. Ohara, Y. Yamauchi, K. Ohta, Y. Utsumi, J. Kodama, H. Sato, Y. Miura, R. Settai, Y. Onuki, H. Harima
  • Organizer: 新学術領域研究「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ
  • Place of Presentation: 琉球大学
  • Year and Date: 2012-11-23
• [Presentation] YbNi_3Ga_9の圧力下69,71Ga-NQR (2012)
  • Author(s): 神山尚也，長島亮，深澤英人，小堀洋，山下哲朗，大原繁男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] ヘリカル磁性体YbNi_3Al_9の二次元強磁性層中に形成された重い電子状態 (2012)
  • Author(s): 宮崎亮一，青木勇二，東中隆二，佐藤英行，山下哲朗，大原繁男
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Yb_1-xLu_xNi_3X_9 (X=Al, Ga)の近藤状態 (2012)
  • Author(s): 大原繁男，速水亮太朗，福田智寿，吉井猛，山下哲朗
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] 反強磁性体Ce_2TGa_12(T=Ni,Pd,Pt)の圧力下電気抵抗測定 (2012)
  • Author(s): 佐々木龍，松林和幸，白石卓也，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] X線吸収・発光分光法によるYbNi_3Ga_9のYb価数の温度-圧力相図の作成 (2012)
  • Author(s): 河村直己，松林和幸，金井典子，林久史，石松直樹，水牧仁一朗，山下哲朗，大原繁男，上床美也
  • Organizer: 日本物理学会
  • Place of Presentation: 横浜国立大学
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] Valence fluctuation study by using X-ray absorption and emission spectroscopies at Yb L3-edge in YbNi_3X_9 (X =Al and Ga) (2012)
  • Author(s): Naomi Kawamura, Masaichiro Mizumaki, Hisashi Hayashi, Noriko Kanai, Kazuyuki Matsubayashi, Yoshiya Uwatoko, Tetsuro Yamashita and Shigeo Ohara
  • Organizer: The 19th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Bexco, Busan, Korea
  • Year and Date: 2012-07-08
• [Presentation] Effect of pressure on the YbNi_3Ga_9 single crystal (2012)
  • Author(s): T. Hirayama, K. Matsubayashi, T. Yamashita, S. Ohara and Y. Uwatoko
  • Organizer: The 19th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Bexco, Busan, Korea
  • Year and Date: 2012-07-08
• [Presentation] Electrical resistivity measurement under pressure in the heavy fermion antiferromagnetic compound Ce_2PtGa_12 (2012)
  • Author(s): Ryo Sasaki, Kazuyuki Matsubayashi, Takuya Shiraishi, Tetsuro Yamashita, Shigeo Ohara and Yoshiya Uwatoko
  • Organizer: The 19th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Bexco, Busan, Korea
  • Year and Date: 2012-07-08
• [Presentation] Tuning of the heavy-fermion ground state in YbNi_3X_9 (X =Al, Ga) by substitution (2012)
  • Author(s): Shigeo Ohara, Hiroshi Kono and Tetsuro Yamashita
  • Organizer: The 19th International Conference on Magnetism
  • Place of Presentation: Bexco, Busan, Korea
  • Year and Date: 2012-07-08
• [Presentation] 重い電子系反強磁性体YbNi_3Al_9のNiサイトへのFe,Cu置換効果 (2012)
  • Author(s): 大原繁男, 他4名
  • Organizer: 日本物理学会、第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 真空紫外～硬X線光電子分光によるYbNi_3(Ga_<1-x>Al_x)_9(x=0-0.15)の電子状態の研究 (2012)
  • Author(s): 内海有希, 他13名
  • Organizer: 日本物理学会、第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] 価数揺動物質YbNi_3Ga_9における圧力誘起強磁性 (2012)
  • Author(s): 平山貴士, 他4名
  • Organizer: 日本物理学会、第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-03-27
• [Presentation] YbNi_3Ga_9の^<69,71>Ga-NQR (2012)
  • Author(s): 神山尚也, 他5名
  • Organizer: 日本物理学会、第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] 重い電子系反強磁性体Ce_2PtGa_<12>の圧力下電気抵抗測定 (2012)
  • Author(s): 佐々木龍, 他5名
  • Organizer: 日本物理学会、第67回年次大会
  • Place of Presentation: 関西学院大学(兵庫県)
  • Year and Date: 2012-03-24
• [Presentation] Electronic structures of YbNi_3(Ga_<1-x>Al_x)_9 studied by VUV photoemission spectroscopy (2012)
  • Author(s): Y.Utsumi, 他14名
  • Organizer: The 16th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • Place of Presentation: 広島大学(広島県)
  • Year and Date: 2012-03-01
• [Presentation] Tuning of the Heavy-Fermion Ground State in YbNi_3X_9 (X=Al, Ga) by substitution (2012)
  • Author(s): S.Ohara, 他5名
  • Organizer: 「重い電子系の形成と秩序化」ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所(千葉県)
  • Year and Date: 2012-01-10
• [Presentation] 高分解能光電子分光によるYbNi_3X_9 (X=Al, Ga)の電子状態の研究 (2012)
  • Author(s): 内海有希, 他13名
  • Organizer: 第25回日本放射光学会年会放射光科学合同シンポジウム
  • Place of Presentation: 鳥栖市民文化会館・中央公民館(佐賀県)
  • Year and Date: 2012-01-08
• [Presentation] Single-crystal growth and structural study of YbNi_3X_9 (X=Al, Ga) (2011)
  • Author(s): S.Ohara, 他3名
  • Organizer: TOKIMEKI2011, International workshop on heavy fermions
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2011-11-24
• [Presentation] Pressure induced antiferromagnetic to ferromagnetic transition in YbNi_3Al_9 single crystal (2011)
  • Author(s): T.Hirayama, 他6名
  • Organizer: TOKIMEKI2011, International workshop on heavy fermions
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2011-11-24
• [Presentation] Pressure- and Magnetic Field-induced Quantum Critical Phenomena in Yb-based Heavy Fermion Compounds (2011)
  • Author(s): K.Matsubayashi, 他7名
  • Organizer: TOKIMEKI2011, International workshop on heavy fermions
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2011-11-23
• [Presentation] 元素置換によるYbNi_3X_9(X=Al,Ga)の基底状態の制御 (2011)
  • Author(s): S.Ohara, 他4名
  • Organizer: 第5回物性科学領域横断研究会「凝縮系科学の最前線」
  • Place of Presentation: 東北大学金属材料研究所(宮城県)
  • Year and Date: 2011-11-19
• [Presentation] YbNi_3Al_9の磁性と電気抵抗の圧力依存性 (2011)
  • Author(s): 平山貴士, 他6名
  • Organizer: 日本物理学会、2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] YbNi_3Ga_9のNMR/NQRによる研究 (2011)
  • Author(s): 深澤英人, 他4名
  • Organizer: 日本物理学会、2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2011-09-23
• [Presentation] YbNi_3X_9(X=Al,Ga)における高圧下物性測定 (2011)
  • Author(s): 平山貴士, 他5名
  • Organizer: 日本物理学会、2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 重い電子系反強磁性体YbNi_3Al_9と価数揺動物質YbNi_3Ga_9のde Haas-van Alphen効果 (2011)
  • Author(s): 大原繁男, 他4名
  • Organizer: 日本物理学会、2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] 硬X線光電子分光によるYbNi_3X_9(X=Al,Ga)の電子状態の研究 (2011)
  • Author(s): 内海有希, 他13名
  • Organizer: 日本物理学会、2011年秋季大会
  • Place of Presentation: 富山大学(富山県)
  • Year and Date: 2011-09-22
• [Presentation] Large Negative Magnetoresistance on Heavy-Fermion Antiferromagnet YbNi_3Al_9 (2011)
  • Author(s): T.Yamashita, H.Kono, S.Ohara
  • Organizer: SCES2011
  • Place of Presentation: ケンブリッジ(イギリス)
  • Year and Date: 2011-09-02
• [Presentation] Intermediate Valence Behavior of New Ternary Intermetallic Compound YbNi_3Ga_9 (2011)
  • Author(s): S.Ohara, T.Yamashita
  • Organizer: SCES2011
  • Place of Presentation: ケンブリッジ(イギリス)
  • Year and Date: 2011-08-31
• [Presentation] Pressure-Induced Suppression of the Antiferromagnetic Transition in YbNi_3Al_9 Single Crystal (2011)
  • Author(s): T.hirayama, 他5名
  • Organizer: SCES2011
  • Place of Presentation: ケンブリッジ(イギリス)
  • Year and Date: 2011-08-30
• [Presentation] Fermi surface studies of new Yb-based kondo-lattice compounds : YbNi_3X_9 (X=Al, Ga) (2011)
  • Author(s): S.Ohara, 他3名
  • Organizer: 「重い電子系の形成と秩序化」研究会
  • Place of Presentation: 東京大学物性研究所(千葉県)
  • Year and Date: 2011-06-24
• [Presentation] 重い電子系Yb系化合物における圧力効果 (2011)
  • Author(s): 松林和幸, 他8名
  • Organizer: 第28回希土類討論会
  • Place of Presentation: タワーホール船堀(東京都)
  • Year and Date: 2011-05-12
• [Remarks] 最近の研究2
  • URL: http://ohara-lab.web.nitech.ac.jp/ohara-lab/RESEARCHES2.html
• [Remarks]
  • URL: http://ohara-lab.web.nitech.ac.jp/ohara-lab/RESEARCHES2.html